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Repaso de la ley de Coulomb y la fuerza eléctrica

Repasa tus conocimientos sobre la ley de Coulomb y las fuerzas eléctricas con este artículo abierto alineado con los estándares NGSS.

Términos clave

TérminoSignificado
Carga eléctricaPropiedad de la materia que determina la fuerza que actúa sobre el objeto cuando se lo coloca en un campo electromagnético. Los objetos pueden tener carga positiva, negativa o neutra. Al igual que la energía y la materia, la carga eléctrica total se conserva y no se puede crear ni destruir.
kLa constante de fuerza eléctrica, o constante de Coulomb, que tiene un valor de 9, point, 0, start text, x, end text, 10, start superscript, 9, end superscript, start fraction, start text, N, end text, dot, start text, m, end text, squared, divided by, start text, C, end text, squared, end fraction.

Ecuaciones

EcuaciónSignificado de los símbolosSignificado en palabras
open vertical bar, F, start subscript, E, end subscript, close vertical bar, equals, k, open vertical bar, start fraction, q, start subscript, 1, end subscript, q, start subscript, 2, end subscript, divided by, r, squared, end fraction, close vertical barF, start subscript, E, end subscript es la fuerza eléctrica, k es la constante de Coulomb, q, start subscript, 1, end subscript y q, start subscript, 2, end subscript son las cargas y r es la distancia entre las cargas.La magnitud de la fuerza eléctrica entre q, start subscript, 1, end subscript y q, start subscript, 2, end subscript es directamente proporcional a la magnitud de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. A esta ecuación se le conoce como la ley de Coulomb.

Comparar fuerza eléctrica y fuerza gravitacional

La ley de Coulomb puede parecer algo familiar, porque tiene mucho en común con la ley de gravitación de Newton:
FE=kq1q2r2Fg=Gm1m2r2 \begin {aligned} |{F_E}| &= k \left | \dfrac{q_1 q_2}{r^2} \right | \\\\ |{F_g}| &= G\dfrac{ m_1 m_2}{r^2} \end{aligned}
Como la fuerza gravitacional, cuya magnitud aumenta con la masa, la magnitud de la fuerza eléctrica aumenta con la magnitud de las cargas. Ambas fuerzas actúan a lo largo de la línea imaginaria que une los objetos. Las dos fuerzas son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia entre los objetos; esto se conoce como ley de la inversa del cuadrado. Además, ambas fuerzas tienen constantes proporcionales. F, start subscript, g, end subscript usa G y F, start subscript, E, end subscript usa k, donde k, equals, 9, point, 0, times, 10, start superscript, 9, end superscript, start fraction, start text, N, end text, dot, start text, m, end text, squared, divided by, start text, C, end text, squared, end fraction.
Una diferencia entre la fuerza gravitacional y la fuerza eléctrica son sus fuerzas relativas, que se relacionan con la razón de k a G. La fuerza electrostática entre un electrón y un protón es varios órdenes de magnitud mayor que la fuerza gravitacional entre ellos.

Dirección de la fuerza eléctrica

La fuerza eléctrica F, start subscript, E, end subscript puede ser de atracción o repulsión. Las cargas opuestas, como una carga positiva o una carga negativa, se atraen entre sí. Las cargas iguales, como dos cargas negativas o dos cargas positivas, se repelen.
Figura 1. Las cargas opuestas se atraen entre sí
Figura 2. Las cargas iguales se repelen.

¿Qué más debo saber sobre la ley de Coulomb?

  • La fuerza eléctrica es inversamente proporcional a r, squared en lugar de a r. A medida que aumenta la distancia entre las cargas, la fuerza eléctrica disminuye en un factor de start fraction, 1, divided by, r, squared, end fraction. Por ejemplo, si duplicamos la distancia entre dos electrones, la fuerza de repulsión entre ellos se reducirá (porque es inversa), y disminuirá en un factor de 4 en lugar de 2 (debido al cuadrado).

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  • Avatar blobby green style para el usuario oscar  suarez
    si dos cargas de igual signo se repelen con una fuerza F. Si ambas cargas aumentan en magnitud, su carga al doble y la distancia que las separa se cuadruplica entonces que pasaria con la repulsion
    (6 votos)
    Avatar Default Khan Academy avatar para el usuario
  • Avatar blobby green style para el usuario Regina Rodriguez
    La ley de Coulomb no es válida cuando la separación “r” es grande en comparación con los radios de la carga. ¿Cuál es la razón de esta limitante?
    (4 votos)
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